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CIRCUIT DE COMPTAGE D'IMPULSIONS ELECTRIQUES UTILISANT DES TUBES A DECHARGE ELECTRONIQUE A ATMOSPHERE GAZEUSE ET A
CATHODE FROIDE.
La présente invention est relative à des circuits de comp- tage d'impulsions électriques utilisant des tubes à décharge électro- nique à atmosphère gazeuse et à cathode froide.
L'un des objets principaux de l'invention est d'obtenir un dispositif électronique séleotant ou répendant exclusivement à un nombre déterminé d'impulsions appliquées.
L'une des applications d'un tel dispositif est constituée par les systèmes d'appel sélectifs pour appareils ou circuits de télécommunication,
L'invention prévoit un circuit de oomptage d'impulsions électriques susceptible de répondre exclusivement à un train d'im- pulsions comprenant un nombre d'impulsions déterminé et comportant un tube à décharge électronique à atmosphère.gazeuse et à cathode
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froide présentant une succession de n intervalles de décharge comp- teurs dont r - 1 sont plus larges que les n - r + 1 autres et un intervalle de décharge de sortie, des organes pour Inapplication aux intervalles d'un potentiel d'entretien de grandeur insuffisante pour déclencher une décharge quelconque des organes pour appliquer les impulsions aux intervalles de comptage,
de telle manière que la pre- mière impulsion allume simultanément tous les intervalles étroits et que les autres impulsions allument successivement les intervalles larges un par un, des organes provoquant l'allumage de l'intervalle de sortie exclusivement lorsque le nombre d'impulsions'est r, n et r étant des nombres entiers et r n'étant pas supérieur à n et des organes permettant d'obtenir une impulsion de sortie à l'intervalle de sortie à chaque fois qu'il s'allume.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en oeuvre de ladite invention.
La figure 1 représente un schéma de montage d'un dispositif de comptage conforme à certaines caractéristiques de l'invention.
La figure 2 est une vue du tube utilisé dans le dispositif de la figure 1, tel qu'on le verrait en regardant dans la direction de la flèche A.
Les figures 3 et 4 représentent des vues additionnelles du tube tel qu'il apparat trait en regardant dans la direction des flèches B et C respectivement.
Il y a lieu de souligner que les exemples de tubes à at- mosphère gazeuse représentés ne sont que symboliques et ont surtout pour but de montrer clairement les dispositions du tube mais non de représenter les dimensions exactes qui peuvent être déterminées ul- térieurement avec un degré de précision déterminé.
On supposera que le montage doit répondre à un train d'im- pulsions contenant un nombre choisi r dtimpulsions, ledit nombre pouvant être quelconque mais non supérieur à n et qu'il est insen-
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sible à tout autre nombre d'impulsions différent de r. par simpli- fication, un exemple particulier sera donné dans lequel n - 12 et r = 5. On comprendra que n peut être un nombre relativement grand tel que 100. En outre, il n'est pas nécessaire que les impulsions soient régulièrement répétées mais elles doivent avoir toutes le même durée et la même amplitude.
Le montage représenté sur les dessins joints comporte un tube à atmosphère gazeuse à cathode froide 1 comprenant par exemple 98% de néon, 1% d'argon et 7% d'hydrogène à une pression totale de 200 mm de mercure. L'anode 2 est sous la forme d'une plaque et la cathode 3 comporte 12 pointes conductrices ou pointes de dents de scie, électriquement connectées et en saillie vers l'anode 2 avec laquelle elles forment 12 (= n) intervalles correspondants dont les 4 ( = r - 1) premiers en comptant à partir de la gauche sont tous égaux et légèrement plus larges que les 8 ( - n - r + 1) autres intervalles ; par exemple, les 4 premiers intervalles pourraient avoir une largeur d'l mm et les autres une largeur de 0,8 mm ; les 12 pointes pourraient être espacées entre elles d'l mm.
Une petite plaque plate 4 est électriquement connectée à l'extrémité de gauche de la cathode 3. Elle forme un intervalle de décharge d'l mm a@ec l'anode 2 et est disposée de telle façon que son angle le plus proche soit à 1 mm de la pointe de l'extrémité de gauche de la cathode 3. Une plaque analogue 5 est connectée à l'extrémité de droite de ladite cathode et un petit bloc ou une petite feuille 6 d'une matière isolante convenable est placé entre l'anode 2 et la plaque 5 à proximité de l'extrémité de droite de la cathode 3 comme représenté, mais en laissant une petite zone de la surface de l'anode non recouverte près de la pointe extrême de la cathode.
La cathode 3 est reliée par l'intermédiaire des résistan- ces 7 et 8 shuntées par les condensateurs 9 et 10 à la borne néga- tive (représentée mise à la terre) d'une batterie 11 dont la borne positive est connectée à l'anode 2. On pourrait, au contraire, le
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cas échéant, mettre à la terre la borne positive de la batterie.
Une cathode de commande d'ionisation 12 est également espacée d'l mm de l'anode 2 et elle est placée à une distance convenable, par exem- ple 2 mm de l'extrémité de droite de la cathode 3. La cathode 12 est reliée à la borne négatieve de la batterie 11 par l'intermédi- aire d'une résistance 13 de grande valeur ohmique.
Une cathode de sortie 14 est espacée d'l mm de l'anode 2 et est placée à 1 mm de la pointe extrême de gauche de la cathode 3.
Un petit élément de matière isolante 15 analogue à 6 est placé, comme représenté, entre la pointe de gauche de la cathode 3 et la cathode 14 qui est reliée à la borne négative de la batterie 11 par l'intermédiaire d'une résistance 16.
Un redresseur 17 est monté en série avec une self-induc- tance le entre la cathode 3 et une prise intermédiaire convenable sur la résistances 19 en shuntant la batterie 11 afin de stabiliser la tension moyenne de la cathode 3 qui, sans cette disposition, varie- rait avec le nombre de pointes qui sont le siège d'une décharge.
Les impulsions à compter doivent être appliquées dans un sens négatif à la borne 20 qui est reliée à la cathode 3 par l'in- termédiaire d'un condensateur d'arrêt 21. La cathode de sortie 14 est reliée à une borne de sortie 22. Comme exposé plus loin, lors- qu'un train d'impulsions comportant le nombre d'impulsions spécifié (5) est appliqué à la borne 20, la cathode 14 est ultérieurement allumée et un potentiel correspondant apparatt sur la borne 22, po- tentiel qui peut être appliqué à la production d'une opération de commutation désirée quelconque ou analogue en réponse au train d' impulsions.
Le potentiel de la batterie 11 doit être tel qu'une petite décharge permanente soit produite vers la cathode de commande d' ionisation 12, le courant de décharge étant limité par la résistance 13 à, par exemple, 50 microampères. La batterie 11 doit toutefois être insuffisante pour déclencher d'elle-même une autre décharge quelconque mais elle doit être susceptible d'entretenir toute dé-
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charge déjà déclenchée.
L'amplitude et la durée des impulsions appliquées à la borne 20 doivent être telles que la première des impulsions puisse allumer pratiquement au même instant les e premiers intervalles en partant de la droite de la cathode 3, lesdits intervalles étant ceux qui sont étroits. Toutefois, ladite impulsion ne peut allumer le gème intervalle, qui est le premier des intervalles larges, Entre- temps, par migration des ions à partir des intervalles étroits allu- més, le potentiel d'allumage du premier des intervalles larges est réduit, de sorte que la seconde impulsion appliquée peut allumer le sème intervalle lorsqu'elle arrive mais non pas le lOème intervalle.
Ce loème intervalle est toutefois amoroé de la même manière par migration des ions à partir du 9ème intervalle et il est allumé par la troisième impulsion. Les llème et l2ème intervalles sont ensuite allumés successivement de la même manière par les 4ème et sème im- pulsions. Le 12ème intervalle correspond à la pointe extrême de gauche de la cathode 3.
On supposera, d'autre part, qu'il n'y a plus d'impulsions dans le train, Dans ces conditions, le tube reste dans un état tel que tous les intervalles de la cathode 3 sont le siège de décharges ; entre temps, l'ionisation passe du dernier intervalle à la cathode de sortie 14 qui est, à ce moment, suffisamment amorcée pour que l'intervalle correspondant soit allumé par la batterie seule. Toute- fois, la plaque isolante 15 retarde la migration des ions de quel- ques millisecondes. (Ce délai est prévu pour empêcher que la cathode 14 ne soit sensible à un train d'impulsions contenant un nombre d' impulsions supérieur au nombre spécifié) (5). S'il existe une sixième impulsion après l'allumage de l'intervalle de l'extrémité de gauche de la cathode 3, l'intervalle entre la plaque 4 et 1' anode 2 est allumé.
La décharge s'étale très rapidement sur cette plaque et, en combinaison avec le circuit résistance - capacité 8- 10 (qui présente une faible constante de temps) produit une relaxa- tion qui éteint toutes les décharges de la cathode 3. La capacité
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du condensateur 9 est relativement grande et le circuit 7, 9 a une constante de temps relativement élevée, de sorte que la durée de relaxation est déterminée pratiquement par le circuit 8 - 10. En outre, le condensateur 9 garde une charge qui se dissipe avec une lenteur relative, de sorte que 3 conserve un potentiel positif, ce qui réduit momentanément la différence de potentiel entre cette cathode et l'anode.
Si d'autres impulsions sont présentes dans le train après la sème, les impulsions additionnelles ne peuvent alors allumer que les intervalles étroits situés à l'extrémité de droite de la cathode 3, à raison d'un intervalle à la fois, Si le nombre d'impulsions présentes est le nombre maximum (12), seuls les six premiers des intervalles sont allumés. Ainsi, aucune ionisation appréciable ne peut atteindre la cathode 14 et provoquer son allumage,
Si le nombre d'impulsions est inférieur au nombre spécifié (5), lors de la première application du train d'impulsions, de la manière décrite plus haut, l'allumage des intervalles larges n'at- teint pas le dernier desdits intervalles à l'extrémité de gauche de la cathode 3, de sorte qu'ici encore la cathode 14 n'est pas suffi- samment amorcée pour que l'intervalle soit allumé par la batterie.
En conséquence, on peut voir que l'intervalle correspon- dant à la cathode 14 n'est allumé que si le train d'impulsions ap- pliqué comporte exactement le nombre d'impulsions spécifié.
A la fin du train d'impulsions, la cathode 3 conserve un ou plusieurs intervalles qui sont le siège de décharges (sauf dans le cas spécial où il n'y a pas d'impulsions après la relaxation de la plaque 4).
La plaque 5 est prévûe pour éteindre ces décharges. Après l'allumage du premier intervalle à l'extrémité de droite de la cathode 3, par la première impulsion appliquée, les ions et les électrons commencent à se déplacer vers cette plaque mais sont re- tardés par la plaque isolante 6, comme déjà exposé à propos de la plaque 15. Lorsque la plaque 5 s'allume, une relaxation se produit comme précédemment et cette relaxation éteint les décharges de la
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@ csthode 3. Le retard doit toutefois être suffisant pour permettre l'allumage de la cathode 14 si le nombre d'impulsions spécifié est reçu. Ce retard pourrait être, par exemple, de l'ordre de 15 milli- secondes.
On comprendra que si l'on désire utiliser un train d'impul- sions comportant un nombre d'impulsions spécifié pour la sélection d'un appareil particulier appartenant à un groupe de n appareils, n correspondant au nombre d'impulsions, il doit être prévu n montages analogues à celui de la figure 1 et les impulsions sont appliquées à tous ces montages.
Les montages ne diffèrent qu'en ce qui concerne le nombre r - 1 d'intervalles larges prévu pour la cathode 3 et chaque montage assure une indication ou une commande distincte pour un appareil correspondant du groupe.
On peut utiliser un montage conforme à certaines caracté- ristiques de la présente invention pour la sélection d'un appareil d'abonné de téléphone automatique d'après des trains d'impulsions comportant des nombres d'impulsions correspondants.
L'intervalle entre les trains d'impulsions successivement appliqués doit, bien entendu, être suffisant pour permettre l'ex- tinction de la cathode 3 par la plaque 5 avant l'application d'un autre train. Des dispositifs (non représentés) peuvent être prévus, s'il y a lieu, de telle façon que la cathode 14 soit éteinte par une impulsion négative tirée de l'appareil sélecté, d'autres organes convenables permettant de ramener le tube à son état normal pouvant également être utilisés.
Bien entendu, l'invention est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées et sans s'écarter du domaine de ladite invention.
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ELECTRICAL PULSE METERING CIRCUIT USING ELECTRONIC DISCHARGE TUBES WITH A GASEOUS ATMOSPHERE AND A
COLD CATHODE.
The present invention relates to electrical pulse counting circuits using electronic discharge tubes with a gas atmosphere and a cold cathode.
One of the main objects of the invention is to obtain an electronic device which selects or distributes exclusively to a determined number of applied pulses.
One of the applications of such a device consists of selective calling systems for telecommunications devices or circuits,
The invention provides an electrical pulse counting circuit capable of responding exclusively to a train of pulses comprising a determined number of pulses and comprising an electronic discharge tube with a gaseous atmosphere and a cathode.
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cold presenting a succession of n counting discharge intervals of which r - 1 are wider than the other n - r + 1 and an output discharge interval, devices for Inapplication at intervals of a maintenance potential of magnitude insufficient to trigger any discharge of the organs to apply the pulses to the counting intervals,
in such a way that the first impulse simultaneously ignites all the narrow intervals and that the other impulses successively ignite the wide intervals one by one, devices causing the lighting of the output interval only when the number of impulses is r, n and r being integers and r not being greater than n and members making it possible to obtain an output pulse at the output interval each time it turns on.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the accompanying drawings which represent, by way of non-limiting example, an embodiment of said invention.
FIG. 1 represents an assembly diagram of a counting device conforming to certain characteristics of the invention.
Figure 2 is a view of the tube used in the device of Figure 1, as seen when looking in the direction of arrow A.
Figures 3 and 4 show additional views of the tube as it appears when looking in the direction of arrows B and C respectively.
It should be emphasized that the examples of gas atmosphere tubes shown are only symbolic and are mainly intended to clearly show the arrangements of the tube but not to represent the exact dimensions which can be determined later with a degree precision determined.
It will be assumed that the assembly must respond to a train of pulses containing a chosen number r of pulses, said number possibly being any but not greater than n and that it is insensitive.
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sible to any other number of pulses other than r. for simplicity, a particular example will be given in which n - 12 and r = 5. It will be understood that n can be a relatively large number such as 100. Further, the pulses need not be regularly repeated but they must all have the same duration and the same amplitude.
The assembly shown in the accompanying drawings comprises a cold cathode gas-atmosphere tube 1 comprising, for example, 98% neon, 1% argon and 7% hydrogen at a total pressure of 200 mm Hg. The anode 2 is in the form of a plate and the cathode 3 has 12 conductive tips or sawtooth tips, electrically connected and projecting towards the anode 2 with which they form 12 (= n) corresponding intervals whose The first 4 (= r - 1) counting from the left are all equal and slightly larger than the other 8 (- n - r + 1) intervals; for example, the first 4 intervals could be 1 mm wide and the others 0.8 mm wide; the 12 points could be spaced between them of 1 mm.
A small flat plate 4 is electrically connected to the left end of the cathode 3. It forms a discharge gap of 1 mm to the anode 2 and is arranged so that its nearest angle is at 1 mm from the tip of the left end of cathode 3. A similar plate 5 is connected to the right end of said cathode and a small block or sheet 6 of a suitable insulating material is placed between it. Anode 2 and plate 5 near the right end of cathode 3 as shown, but leaving a small area of the anode surface uncovered near the far tip of the cathode.
The cathode 3 is connected by the intermediary of the resistances 7 and 8 shunted by the capacitors 9 and 10 to the negative terminal (shown earthed) of a battery 11 whose positive terminal is connected to the anode 2. On the contrary, the
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ground the positive terminal of the battery if necessary.
An ionization control cathode 12 is also spaced 1 mm from anode 2 and is placed a suitable distance, eg 2 mm from the right end of cathode 3. Cathode 12 is placed at a suitable distance. connected to the negative terminal of the battery 11 via a resistor 13 of high ohmic value.
An output cathode 14 is spaced 1 mm from anode 2 and is placed 1 mm from the far left tip of cathode 3.
A small piece of insulating material 15 analogous to 6 is placed, as shown, between the left tip of cathode 3 and cathode 14 which is connected to the negative terminal of battery 11 via a resistor 16.
A rectifier 17 is connected in series with a self-inductance 1c between the cathode 3 and a suitable intermediate tap on the resistors 19 by shunting the battery 11 in order to stabilize the average voltage of the cathode 3 which, without this arrangement, varies. - would be with the number of points which are the seat of a discharge.
The pulses to be counted must be applied in a negative direction to terminal 20 which is connected to cathode 3 via a stop capacitor 21. The output cathode 14 is connected to an output terminal 22 As discussed later, when a pulse train comprising the specified number of pulses (5) is applied to terminal 20, cathode 14 is subsequently ignited and a corresponding potential appears at terminal 22, po- tential which can be applied to produce any desired switching operation or the like in response to the pulse train.
The potential of the battery 11 should be such that a small permanent discharge is produced to the ionization control cathode 12, the discharge current being limited by the resistor 13 to, for example, 50 microamperes. Battery 11 must however be insufficient to trigger any other discharge of its own accord, but it must be capable of sustaining any damage.
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load already triggered.
The amplitude and duration of the pulses applied to terminal 20 must be such that the first of the pulses can ignite at practically the same instant the first e intervals starting from the right of the cathode 3, said intervals being those which are narrow. However, said pulse cannot ignite the gth interval, which is the first of the wide intervals. Meanwhile, by migration of ions from the narrow intervals ignited, the ignition potential of the first of the wide intervals is reduced, by so that the second pulse applied can ignite the sixth interval when it arrives but not the 10th interval.
However, this interval is started in the same way by migration of ions from the 9th interval and it is ignited by the third pulse. The 11th and 12th intervals are then successively lit in the same way by the 4th and sth pulses. The 12th interval corresponds to the far left tip of cathode 3.
It will be assumed, on the other hand, that there are no more pulses in the train. Under these conditions, the tube remains in a state such that all the intervals of the cathode 3 are the site of discharges; in the meantime, the ionization passes from the last interval to the output cathode 14 which is, at this moment, sufficiently initiated for the corresponding interval to be ignited by the battery alone. However, the insulating plate 15 retards the migration of ions by a few milliseconds. (This delay is provided to prevent cathode 14 from being responsive to a pulse train containing more than the specified number of pulses) (5). If there is a sixth pulse after the left end gap of cathode 3 is turned on, the gap between plate 4 and anode 2 is turned on.
The discharge spreads very quickly over this plate and, in combination with the resistance - capacitor 8-10 circuit (which has a low time constant) produces a relaxation which extinguishes all discharges at cathode 3. The capacitor
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of the capacitor 9 is relatively large and the circuit 7, 9 has a relatively high time constant, so that the relaxation time is determined practically by the circuit 8 - 10. In addition, the capacitor 9 keeps a charge which dissipates with a relative slowness, so that 3 maintains a positive potential, which momentarily reduces the potential difference between this cathode and the anode.
If other pulses are present in the train after the semen, then the additional pulses can only ignite the narrow intervals located at the right end of cathode 3, one interval at a time, If the number of pulses present is the maximum number (12), only the first six of the intervals are lit. Thus, no appreciable ionization can reach the cathode 14 and cause its ignition,
If the number of pulses is less than the specified number (5), during the first application of the pulse train, as described above, the switching on of the wide intervals does not reach the last of said intervals at the left end of cathode 3, so that here again cathode 14 is not sufficiently primed for the gap to be turned on by the battery.
As a result, it can be seen that the interval corresponding to cathode 14 is only turned on if the applied pulse train has exactly the specified number of pulses.
At the end of the pulse train, cathode 3 retains one or more intervals which are the site of discharges (except in the special case where there are no pulses after relaxation of plate 4).
Plate 5 is provided to extinguish these discharges. After ignition of the first gap at the right end of cathode 3, by the first applied pulse, the ions and electrons start to move towards this plate but are delayed by the insulating plate 6, as already explained. about plate 15. When plate 5 lights up, relaxation occurs as before and this relaxation extinguishes the discharges of the plate.
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@ csthode 3. However, the delay must be sufficient to allow ignition of the cathode 14 if the specified number of pulses is received. This delay could be, for example, of the order of 15 milliseconds.
It will be understood that if it is desired to use a pulse train comprising a specified number of pulses for the selection of a particular device belonging to a group of n devices, n corresponding to the number of pulses, it must be provided n assemblies similar to that of Figure 1 and the pulses are applied to all these assemblies.
The fixtures differ only in the number r - 1 of wide gaps provided for cathode 3 and each fixture provides a separate indication or command for a corresponding device in the group.
An arrangement according to certain features of the present invention can be used for the selection of an automatic telephone subscriber apparatus based on pulse trains having corresponding pulse numbers.
The interval between the trains of successively applied pulses must, of course, be sufficient to allow the extinction of the cathode 3 by the plate 5 before the application of another train. Devices (not shown) may be provided, if necessary, such that the cathode 14 is extinguished by a negative pulse drawn from the selected apparatus, other suitable members making it possible to return the tube to its state. normal can also be used.
Of course, the invention is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art depending on the applications envisaged and without departing from the scope of said invention.